“星火计划”第五讲——国际视野下的荷兰经验

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Nature based solution,或Building with Nature,“与自然共建”，作为一种土木工程的理念，越来越多地得到荷兰工程界的重视，并越来越多地在具体土木水运工程中得到应用。

上一讲回顾

上一讲的内容为“港珠澳大桥招标策划和资源选择”。在超级工程中，招标策划和资源选择是如何组织的？讲座中，高星林介绍了项目管理中招标策划的内涵、港珠澳大桥的招标模式、标段的划分与实施安排、招标管理中的模式创新以及招标策划。

荷兰治水思路的演变历程

水是关系生态自然发展以及人类幸福生活的重要要素，水生态文明建设是普惠性的民生工程。即便在科技发达的今天，我们依然还未能实现与水和谐相处，城市内涝问题逐渐凸显，区域受洪水威胁、水枯竭等问题依然存在。

荷兰位于欧洲几条大河的下游出海口，属于河口三角洲地区。荷兰国土的填海面积约有18%，海岸线长约350公里，是一个依水而建、与水共生的国家。作为受水威胁最为严重的国家之一，荷兰有过长期与洪水作斗争的经验，目前在境内建有约3500公里的防洪堤、数百座泵站和水闸，在水管理方面形成了世界领先的成果。

本次讲座，来自荷兰三角洲研究院的叶清华研究员为我们介绍了荷兰的治水历程，分享了荷兰的治水经验以及土木工程设计建设的新方法、新理念。

从三角洲计划到三角洲项目

1953年，北极寒潮引发了荷兰入海口的堤防溃决，这是近现代荷兰土木工程界的标志性事件。随后，荷兰制定了三角洲计划（Delta plan），在河口陆续部署挡潮闸以抵御外部水患，至1997年的鹿特丹工程竣工，完成了三角洲计划的第一阶段。

1995年，上游莱茵河发生了百年一遇的洪水，此次洪水事件对荷兰影响重大，疏散人口约有25万人，潜在损失高达180亿欧元。上游洪水的威胁再次对荷兰土木工程界敲响了警钟，促使了相关工作人员开展新一轮的防护工程，开始对荷兰的河道进行全面的评估，标记出39个比较容易出问题的地方，进行了加深加宽河道、排查行洪障碍、加宽河堤等一系列疏浚、筑坝改造工程。2015年后，荷兰在之前三角洲计划基础上，开展三角洲项目（Delta programme），从洪水管理、饮用水供应和空间分布等方面对荷兰水利进行综合评估，这是一项巨大的民生工程。叶清华介绍到这项计划每年会编制一个全国报告，议会根据每年报告的评估的内容来安排未来的经费计划。从2018至2032年，荷兰政府每年会支出13亿欧元，以保证荷兰在气候变化、海平面上升情况下的洪水安全标准维持在2018年的水平。

‘与自然共建’理念的哲学思考

 ‘与自然共建’（Nature based solutions，NBS）理念指借助生态系统的力量来实现工程的安全与可持续发展。对于河流、湖畔、海岸、温带、热带等不同环境，在土木水运工程的建设中借助部分生态系统、生物功能，充分利用自然力量的同时，减小工程对生态环境的影响。

叶清华介绍到，NBS是一个循环系统，设计过程主要包含5个流程：（1）了解系统；（2）通过实验，提出传统方案的替代方案；（3）评估替代方案的质量并进行预选；（4）精心选择替代方案；（5）提出详细设计实施，为下一步的实施做好准备。

‘与自然共建’理念的工程实践

叶清华介绍了NBS的一些实施案例。如对荷兰阿姆斯特丹北边海港处实施生态有关的围垦，通过建岛降低周围的泥沙浓度，提高周边生物群落的多样性；荷兰沿海地区的沙丘群保护带，这项借用自然力分配沙子的泥沙引擎工程通过天然循环，维持了整个系统的平衡。又如密西西比河，在建立一系列离岸岛工程的过程中借用生物力量（如种植生蚝），在抵御风浪和潮汐冲刷的同时，又可增加生物多样性，改善水质，抵御油污。

小结

当前中国各项土木水利基础设施的建设正如火如荼的展开，同时我们还应意识到目前我国的土木水利工程建设已经进入生态制约阶段，努力减少工程建设对生态环境的不利影响是当前面临的一个重要问题。“与自然共建”这一理念，充分考虑周围环境因素，挖掘自然力量，将工程建设与自然环境有机结合，并能最大限度地降低和控制工程对生态环境的不利影响，这种借助自然力又考虑生态环境建设的工程模式为我国土木水利工程的发展建设提供了十分有益的参考。

精彩互动

1. 新西兰国家创新研究院杨楠博士：Building with Nature是否指采用自然材料来形成天然的堤坝来代替人工结构？它最大的优势是什么？目前这种Building with Nature有什么限制和挑战，比如在成本上？

叶清华：工程建设会有一个边界。比如，荷兰的海平面如果上升3米，我们需要对堤防加宽加高，这样工程量会大大的增加，所以我们不能无限制的加高加宽堤防。在工程边界下面，能不能用自然的力量来帮助我们去消减一部分，这就是Building with Nature的理念。Building with Nature的优势是可以绕过传统土木工程的边界，通过测算研究和物理模型，找出关键性的指标和参数，通过对自然界机制的理解，来降低土木工程的成本。实际上，它的研究成本比传统的土木工程要高，但一般它最终实施的成本并不高；它的优势还包括增加生物多样性，可以跟自然友好的共生，这也是未来的趋势。2. 代尔夫特理工大学工业设计工程博士生李萌：国内一些城市下大雨的时候，内涝问题非常严重，荷兰的在解决城市内涝问题上，具体是如何做的？国内前几年提出了海绵城市这个方案，请问叶老师，以您长期在荷兰工作的经验，又如何看待海绵城市这个概念？叶清华：荷兰这个国家，很多区域比海平面要低，也就是说，它所有的水，不能通过自然的重力流到海里去，而这里的城市却基本没有被淹过，这是因为荷兰有一个水管理系统，系统背后有一个大的模型在运算，这个模型是三角洲研究院提供的，在过去三四十年里，该体系逐渐完善。这个系统是如何发挥它的作用的呢，举个例子，比如说，我们通过天气预报知道未来三天的雨量以及荷兰什么地方会下雨，然后马上在后台进行计算，荷兰所有的开放水体输入进去，就可以算出哪些地方可能会被淹，将有可能被淹的区域的水提前抽掉，抽水的泵站，基本上都在系统里自动地去控制。这个系统会分发在荷兰每一个水董事会，7*24小时日夜不休地计算，所以在荷兰这么低洼的一个地方，也基本不会受到洪水或内涝的影响。另外关于海绵城市，这是非常好的一个事情，但从水管理的角度看，海绵城市实际上是其中的一小部分，比如刚才说的这个水循环，如果加了蓄水池，加了一些海绵措施后，就可以提高它的蓄水能力，洪峰的峰值会被削掉，海绵措施可以让它调整的更好，是里面的一个补充，一个修正，但最重要的是之前的整个水循环系统的管理。3. 挪威科技大学终身教职黄丽珍老师：Nature based solution在欧洲已经提了很多年，在欧洲是一个hot topic,荷兰做的非常好。挪威也有洪水问题，在西海岸，冬天积雪，如果快速升温的话，容易产生洪水，您提到的提前预测的方法比较适合这边，但问题是，在西海岸，天气变化很快，一天可以经历四个季节，天气预报的数据可能无法使用，在这种情况下，这个系统是否可用？另外你们这个模型，是架在GIS平台上，还是单独做的一个东西？叶清华：现在这个模型，它在预测整个区域，比如说整个南荷兰省这样一个区域，大概要二十分钟左右，我们在慢慢的提升模型的能力，在天气预报不是特别准的情况下，可以让模型跑的更快，来弥补有较高准确度的天气预报缩短的时间。比如我们比较确定知道五分钟之内会不会下雨，那我就五分钟之内算出这个区域的结果，当然这需要分成不同的区域来完成它，这是另外一个挑战了。这是一个比较复杂的系统，前面提到的整个水循环，三角洲研究院有二百多个模型支持，基本上是相互耦合的，有一些是基于GIS的。挪威科技大学终身教职黄丽珍：是否会在工程点安装传感器？传感器的信息是通过4G网络传到那个平台上吗？叶清华：在小池塘里，其实都有一个小的水尺，像传感器那样，水位会传到一个局部的中心，局部的中心有水泵，有小泵房，水利基础设施分布的很完整，万一它那个地方发洪水了，中心小泵房会按照一定的规则，进行抽水，所有的信息都会集中到那个泵房里去，泵房之间通过通信电缆连接。4. 慕尼黑工业大学结构工程硕士梁涛：我国目前南方大部分城市有内涝的问题，对人们的出行便利、环境、生命财产安全等造成了影响，请问叶老师，对于我国城市雨季内涝问题，目前状况下，您有什么好的建议？叶清华：这个问题其实已经不是一个技术问题了，更多的是管理、测量的问题，是一个系统的问题。比如说，如果没有城市路面等土地使用基础资料，这个技术用起来是有一些难度的，我们城市发展的很快，基础资料经常变化，怎么去管理、收集这些数据，去更新数据，让数据流动起来，然后做正确的评估和预测，这是解决问题的关键。如果有一定的时间提前量的话，问题是可以解决的。

且听下回分解

大型项目是可以改变社会结构的雄心勃勃的事业。尽管大型项目产生了社会影响，但目前的研究主要集中在此类项目的交付上，主要关注延误和成本超支的原因和后果，以及可能导致或纠正此类挑战的组织设计。大型项目的社会价值中有哪些经常被忽视的问题？在国际大型基础设施建设时，利益相关者在获取和交付此类项目的（社会）利益中的重要性如何？2020年6月6号“星火计划”第六讲，我们邀请了代尔夫特理工大学建筑学院的Paul Chan教授为大家带来欧洲和澳大利亚一些重大工程的思考，敬请期待。

编辑简介

林潮宁，河海大学水利水电学院博士研究生，主要从事水工结构安全监控研究，由国家留学基金委资助，目前在代尔夫特理工大学联培。

白冰心，北京航空航天大学交通科学与工程学院博士研究生，由国家留学基金委资助，目前在瓦格宁根大学&荷兰三角洲研究院进行基于多源遥感的区域地表水监测研究。

讲座主持 | 高星林

组织策划 | 彭添 曾凝霜 刘琰 王歌 李洋 沈革新 

文字编辑 | 林潮宁 白冰心

版面编辑 | 林潮宁

视频剪辑 |  胡文伯 刘兆雯

审核 |  高星林 叶清华

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微信号 : 欧游心影录暨星火计划